物探方法在土壤电阻率测试中的应用

周傲

江苏省地质工程有限公司 江苏南京 210000

1 概述

电阻率法是以岩土导电性差异为物理基础的一种勘探方法，通过研究在人工电场作用下介质传导电流的分布规律，探测一定深度范围内不同电性地质体引起的异常特征，根据视电阻率的相对值或梯度变化来推测地质异常体，从而达到地质解释的目的[1]。

本次的目的是为设计单位提供光伏电站区域内水平方向和垂直方向土壤电阻率；并评价场地土对钢结构的腐蚀性。

（1）工区位置。测试场地位于某城市沿海经济开发区。

（2）测试依据。《变电所岩土工程勘测技术规程》DL/T5170-2002；《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009版）；《城市工程地球物理探测规范》CJJ7-2007；第四版《工程地质手册》（参照）。

（3）测试场地环境。拟建光伏电站位于该地经济开发区，场地已人为改造，原始地貌景观已不复存在，现场地大部分地段杂填土，场地平整，地形起伏不大[2]。测试当天天气为晴天，最低气温16°，最高气温28°。场地地表干燥，本次电阻率测试点根据拟建光伏电站角点及现场场地条件而布设。

（4）测试工作量。按照设计要求，结合现场场地条件，本次在区内布设5个测试点。1号测点位于场地中间J11孔、2号测点位于场地东北角J5孔、3号测点位于场地西北角C2孔、4号测点位于场地东南角C43孔、5号测点位于场地西南角C41孔。

2 电阻率测试仪器、方法及测试装置

2.1 测试仪器

本次野外测试所用测试设备为WDDS-1型数字电阻率仪。

2.2 测试方法、装置

本次测试土壤电阻率测试方法采用的是四极垂向电阻率测深法（温纳法），该方法是由2个供电电极和2个测量电极组成，其排列方式为：A-M-O-N-B（对称排列），但AM、MN、NB等距（a）。土壤中的电流场的深度，即被测土壤的深度，与电极间距离a有密切关系，随着a的增大，被探测的土壤或岩层的深度也随之增大，通过区域地质资料可分析、判断场地内深部土壤或岩层的岩性电阻率。通过改变电极间距离a，求的土壤或岩石电阻率与电极距间a之间的关系曲线ρ=f（a）。

2.3 测试工作流程

开机-设置工作参数（设置侧线、排列、极距、供电时间）- 按测量键（测量各项参数）- 存储测量结果-跑极（改变极距）- 转测量。

2.4 电阻率计算方法

用直流供电来测量大地电阻率的方法，通过两个电极（A、B）向大地发射电流，电流产生等位线分布，从而有可能用另外两个电极（M、N）来测量电位差。土壤电阻率值（ρ）计算公式为：ρ=2πaR，R=U/I，式中ρ表示土壤电阻率，a表示电极距，U表示a之间的电位差，I 表示测试电流。

3 各测试点土壤电阻率特征

根据设计院要求，我们在测区内共布置5个测点。布置方法：场区4个角点和场区中间1个测点，以了解整个场地的土壤电阻率变化情况。各钻孔测点分别为：J11孔①、J5孔②、C2孔③、C43孔④、C41孔⑤测点，断面组成2条剖面，分别I线为2、1、5和Ⅱ线为3、1、4。

3.1 各测点土壤电阻率特点

观察各测点曲线，场区内由于受海水影响，视电阻率很低，所测得的视电阻率值均在0．5ΩM-0．8ΩM之间变化，说明该处土壤受海水侵蚀，土壤中赋存海水具有强导电性。4号测点比较特殊，在AB/2=1米处，视电阻率值高达29．2ΩM；往深处逐渐变小，当AB/2=30米时，视电阻率值仅0．8ΩM，推测表层电阻较高主要受海水淡化影响。

3.2 Ⅰ线垂向土壤电阻率特点

I线剖面垂向土壤（岩石）电阻率是由2、1、5测点组成。从断面图上看1、5测点土壤（岩石）电阻率值等值线梯度带，靠近5号点等值线密集。推测由北向南海水逐渐淡化，视电阻率逐渐升高。

3.3 Ⅱ线垂向土壤电阻率特点

Ⅱ线剖面垂向土壤（岩石）电阻率是由3、1、4测点组成。从断面图上看1、4测点土壤（岩石）电阻率值等值线梯度带，靠近4号点等值线密集，最大ρs值高达29．2ΩM。推测由北向南海水逐渐淡化，视电阻率逐渐升高。

3.4 场区内水平方向土壤电阻率特点

从平面上看，由北向南视电阻率逐渐升高，说明南部浅层砂质粉土局部已淡化。

3.5 土对钢结构腐蚀性评价

土壤电阻率是表征土壤理化性质的重要指标之一。一般情况下，可以借助于土壤电阻率大小判断土壤腐蚀性。根据土壤电阻率判断土壤腐蚀性，不同国家有不同标准，但一般均以电阻率小于10Ω．m作为强腐蚀等级。根据现场测得的土壤电阻率，可推测测区内土壤属强腐蚀等级。

下面是根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009版）表12．2．5土对钢结构腐蚀性做出的评价，具体数值分类如下：

土壤视电阻率＜20（Ω·m），腐蚀性等级为强

土壤视电阻率20＜50（Ω·m），腐蚀性等级为中

土壤视电阻率50＜100（Ω·m），腐蚀性等级为弱

土壤视电阻率＞100（Ω·m），腐蚀性等级为微

根据场地测试点所测得视电阻率值，可以判定场地内浅部松散层（粉土层）土体对钢结构具强腐蚀性。

4 数据解释

（1）场地内土壤电阻率统计如下：①砂质粉土层，深度0．6-16．1米，视电阻率为0．4ΩM-29．2ΩM；②粉砂层，深度16米以下，视电阻率为2．3ΩM-3．4ΩM。

（2）从场区内电性分析，视电阻率南高北低，说明场地南部浅层砂质粉土局部已淡化，但较浅，C43孔即4号测点反映淡化深度在1米以浅，1米下砂质粉土层仍饱含海水。

（3）浅部松散层（砂质粉土层）土体对钢结构具有很强的腐蚀性。

5 结语

通过对测试结果的资料解释，结论与实际地质情况相吻合，说明了电阻率测试的地球物理勘探方法在土壤电阻率测试中的可行性，为查明土壤电阻率分布规律以及土体对钢建筑结构的腐蚀性影响提供了科学的理论依据和应用基础[3]。